CN201850194U - 一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置 - Google Patents

Abstract

用于城市污水厂深度处理的一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，属于污水深度处理领域。该装置包括砂滤池3、臭氧接触柱5、曝气生物滤池10、臭氧发生装置12和臭氧尾气处理装置13，一方面提高和稳定污水厂的水质指标，另一方面解决污水厂的升级改造问题。

Description

一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置

技术领域

本发明是一种用于城市污水厂深度处理的以曝气生物滤池为核心的生化组合工艺反应装置：砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，属于污水深度处理领域。

背景技术

随着国家对污水厂出水排放标准的不断提高，作为传统A²/O、A/O工艺典型代表的很多老污水处理厂面临出水化学需氧量COD和氨氮NH₄ ⁺-N浓度不稳定的问题，所以必须在原有二级处理工艺升级改造的基础上，增加后续的深度处理工艺，以达到进一步提高出水水质，并保证出水稳定性的目的。

曝气生物滤池(简称BAF)是一种典型的生物膜法。在生物反应器(滤柱)中装填高比表面积(以保证微生物足够的附着空间)的颗粒填料，并在填料层下部通过空气压缩机曝气，用以提供微生物生长的需氧量。污水流经填料层时，空气与污水逆向或同向进行接触，并发生生化反应，有机物得以去除；同时滤料颗粒间的空隙具有物理筛滤作用，可以去除部分粒径较大的悬浮物。微生物新陈代谢作用产生的多糖类、酯类等粘性物质可起到起吸附架桥作用，这样使得粒径较小的胶体物质物质和悬浮颗粒粘结在一起，也可以被滤层截留去除，强化了筛滤的作用。

BAF具有接触时间短，出水水质高、占地面积小、投资省、运行灵活、易于管理、抗冲击负荷能力强等优点。由于生物膜对低浓度负荷的污水有很好的去除效果，BAF可以用于污水的深度处理。如果BAF和臭氧接触等化学氧化工艺进行连用，可以进一步提高水质。

臭氧常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色，因此在饮用水处理中有着广泛的应用。水的色度主要由溶解性有机物、胶体、和一些重金属离子构成起的，一般的致色有机物质都拥有双键和芳香环，如腐殖酸、富里酸等。臭氧可以通过与不饱和官能团的反应，破坏致色基团而达到脱色的目的。另外臭氧在水中的微絮凝效应还有助于部分有机胶体和颗粒物的絮凝，并通过过滤去除致色物质。臭氧分子和通过诱发产生的OH可以在短时间内击穿微生物的细胞膜，对微生物直接灭活。臭氧还可用于氧化处理难降解有机废水，臭氧的强氧化性可以使难生物降解的大分子有机物破裂，将大分子有机物转化为小分子有机物，改变分子结构，降低出水中的COD浓度，增加了可生物降解物质的量。

使用砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化组合工艺深度处理方法及装置一方面利用了臭氧的强氧化性，将深度处理的原水进行预氧化，提高水中的可生化量，另一方面利用曝气生物滤池的微生物降解作用，将水中的污染物质去除。

发明内容

本实用新型的目的为解决污水处理厂出水COD和NH₄ ⁺-N浓度不稳定的问题；同时就目前水厂改造过程中，用地紧张和基建费用较高的问题，提出以曝气生物滤池为核心的合理有效的生化处理工艺组合方式。

一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，包括砂滤池3、臭氧接触柱5、曝气生物滤池10、臭氧发生装置12和臭氧尾气处理装置13。其中：砂滤池3的底部有入水口和反清洗时使用的出水口，底部设有出水口和反清洗时使用的入水口。臭氧接触柱5的顶部有进水口和与臭氧尾气处理装置相连的出气口，底部有出水口、进气口和臭氧布气装置。曝气生物滤池10顶部设有出水口，底部有进行污水处理的入水口、反清洗的入水口、与空压机17相连的进气口和布气与反冲洗管路，空压机17与曝气生物滤池10之间连接有气体流量计18和闸阀19。污水出口与提升泵1相连，提升泵1的出水口与砂滤池3顶部的入水口相连，砂滤池底部的出水口与臭氧接触柱5顶部的进水口相连，臭氧接触柱5底部的出水口与中间水箱7的进水口相连，中间水箱7的出水口与曝气生物滤池10底部的进水口相连，中间水箱7与曝气生物滤池10之间连接有提升泵8。反清洗时使用的水泵14的出水口分别与砂滤池3和曝气生物滤池10底部的入水口相连。空压机11与臭氧发生装置12相连，臭氧发生装置12的出气口与臭氧接触柱5底部的进气口相连。

砂滤池中装填直径1mm-2mm的石英砂填料，石英砂滤层高度1.25m，滤柱高3.1m；曝气生物滤池中装填直径2mm-4mm的轻质陶粒，滤层高度2.1m，滤柱高3.1m；臭氧接触柱，柱高3m，底部安装金属钛的微孔曝气头，所有反应器直径均为220mm。

曝气生物滤池中的滤料，粒径范围2-4mm，主要原料为粘土，外观为球型颗粒，表面红褐色或深褐色、表面粗糙多微孔，比表面积为1-2.5×10⁴，堆积密度1.00-1.50g/cm³。

装置中水箱均采用不锈钢制作，直径约44cm，高约1.2m

臭氧投加量为10mg/L，，接触时间为15min；曝气生物滤池滤速为2m/h，气水比为2∶1。

针对城市污水厂二级出水的水质特定，结合水厂改造的实际条件，使用砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化深度处理装置。一方面，利用了臭氧的强氧化性，起到了脱色，除味的效果，另一方面，通过臭氧提高了原水的可生化性，进而提高了曝气生物滤池的去除效果。本装置具有以下几个特点：

1)良好的抗冲击能力。砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置无论是对水力负荷的变化，还是对进水污染物浓度负荷的变化都表现出了很强的抗冲击能力。一是因为砂滤池/臭氧对原水的预处理除去了部分的悬浮固体(SS)，和大部分的色度，二是曝气生物滤池由于结构和内部的微生物群落分布特点使其较其他工艺有更强的适应性。

2)曝气生物滤池中丰富的生物相。滤柱中滤料生物膜上的微生物属于固着型，水力停留时间对其影响较小，使得很多世代时间较长的微生物也有很大生存空间，如硝化细菌。而从微生物的组成和分布来看，因为滤料层一般有2-3米，进水底物浓度沿流向逐渐降低，再加之生物膜内外部溶解氧(DO)存在浓度梯度，所以生物滤池有着丰富的微生物种类(其中包含有细菌、真菌、藻类、原生和后生动物)。微生物的多样性意味着更长的食物链，那么污染物质要经历更长的生化降解过程，出水水质就更好。从生物膜的整体外观来看，生物膜在进水端较厚，颜色呈深褐色。沿着水流方向，生物膜逐渐变薄，颜色变浅，在出水端生物膜几乎不可见。其中的微生物种类繁多，优势菌有假单细胞菌属、微球菌属和芽孢菌属。

3)不存在污泥膨胀问题。传统活性污泥法中，引起污泥膨胀的主要原因是丝状菌大量繁殖。尤其是底物浓度较低时，因为在底物浓度较低的情况下，丝状菌较菌胶团的增殖速率更快，对DO要求低，适应性更强。在BAF中，微生物固着生长，不存在污泥膨胀问题。当进水底物浓度高的时候，菌胶团的降解作用明显；当进水底物低的时候，丝状菌的作用更强，两者相辅相成，形成以丝状菌为骨架，菌胶团依附其上的良好的群落分布，这就使得BAF表现出很强的抗冲击能力。

4)各种物理化学作用的有机结合。原水首先进入砂滤池去除部分的SS，这是利用了滤料的筛滤作用；然后进如臭氧接触柱，这是利用了臭氧的化学作用，提高原水的可生化性，最后进入曝气生物滤池，这既利用了滤柱中滤料的筛滤作用，也利用了滤料上生物膜的降解作用。各种物化作用的结合提高了整个系统的稳定性。

5)占地面积较小。本工艺装置，均采用上向或下向流的滤柱形式，属于推流式的反应器。滤柱直径较小，占地面积小，非常适合用地紧张的污水厂改造。

附图说明

图1一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置示意图

图中：1提升泵、2闸阀、3砂滤池、4闸阀、5臭氧接触柱、6闸阀、7中间水箱、8水泵、9止回阀、10曝气生物滤池、11空压机、12臭氧发生器、13尾气处理装置、14反冲洗水泵、15闸阀、16闸阀、17空压机、18气体流量计、19闸阀、20闸阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地说明。

一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，包括砂滤池3、臭氧接触柱5、曝气生物滤池10、臭氧发生装置12和臭氧尾气处理装置13。其中：砂滤池3的底部有入水口和反清洗时使用的出水口，底部设有出水口和反清洗时使用的入水口。臭氧接触柱5的顶部有进水口和与臭氧尾气处理装置相连的出气口，底部有出水口、进气口和臭氧布气装置。曝气生物滤池10顶部设有出水口，底部有进行污水处理的入水口、反清洗的入水口、与空压机17相连的进气口和布气与反冲洗管路，空压机17与曝气生物滤池10之间连接有气体流量计18和闸阀19。污水出口与提升泵1相连，提升泵1的出水口与砂滤池3顶部的入水口相连，砂滤池底部的出水口与臭氧接触柱5顶部的进水口相连，臭氧接触柱5底部的出水口与中间水箱7的进水口相连，中间水箱7的出水口与曝气生物滤池10底部的进水口相连，中间水箱7与曝气生物滤池10之间连接有提升泵8。反清洗时使用的水泵14的出水口分别与砂滤池3和曝气生物滤池10底部的入水口相连。空压机11与臭氧发生装置12相连，臭氧发生装置12的出气口与臭氧接触柱5底部的进气口相连。如图1所示，在管道连接中有控制水流的闸阀2、4、6、9、15、16、18、19、20。

工艺流程如下：污水路径为提升泵(1)→砂滤池(3)→臭氧接触柱(5)→曝气生物滤池(10)，砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置由提升泵(1)、砂滤池(3)、臭氧接触柱(5)、曝气生物滤池(10)、臭氧发生装置(12)、臭氧尾气处理装置(13)以及气水联合反冲洗系统组成。

装置运行流程如下：

装置用于污水处理时：打开闸阀2、4、6、9、19，关闭闸阀15、16，20，污水厂实际二级出水经提升泵1提升，进入砂滤池3上部，污水沿重力方向流经砂滤池3，去除部分的悬浮固体SS，以减少后续臭氧的消耗，然后从砂滤池3底部重力自流进入臭氧接触柱5，臭氧接触柱5中的臭氧产于臭氧发生器12，剩余臭氧进入装有KI溶液的尾气处理装置13中，臭氧布气装置在臭氧接触柱5底部，臭氧接触氧化水中难降解有机物，以提高污水的生化性能。臭氧接触柱5底部出水进入中间水箱7，再经水泵8提升至曝气生物滤池10，由底部进水，曝气生物滤池供氧由空压机17提供，供氧流量由气体流量计18和闸阀19控制，布气和反冲洗管路均在曝气生物滤池底部侧面。

装置用于反冲洗时：砂滤池3反冲洗时仅打开闸阀16和反冲洗水泵14，反冲洗水泵14从砂滤池3底部进水冲洗砂滤池，反冲洗出水经砂滤池顶部管段排走；曝气生物滤池10的反冲洗采用气水联合反冲洗，水流和气流都是上向流，反冲洗时仅打开闸阀15、闸阀18、冲洗水有反冲洗水泵14从底部抽入，反冲洗气体有空压机17提供。

在每个反应器的进口和出口处设置取样口，试验进行了半年，通过水质指标分析，对处理效果进行评价。

进水COD平均浓度为37.7mg/L，单独曝气生物滤池的出水浓度为31.2mg/L；经过砂滤和臭氧接触柱预处理后，出水平均浓度为32.6mg/L，再经BAF继续处理之后，出水达到22.62mg/L，去除率较单独曝气生物滤柱提高了1.3倍。组合工艺对色度去除率达到了80％，出水色度在5倍以下；UV₂₅₄去除率达到60％，出水为0.064cm^-1，分别较单独臭氧提高了30％和22％。该实用新型已应用于污水厂的深度处理中。

针对城市污水厂二级出水的水质特定，结合水厂改造的实际条件，使用砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置。一方面，利用了臭氧的强氧化性，起到了脱色，除味的效果，另一方面，通过臭氧提高了原水的可生化性，进而提高了曝气生物滤池的去除效果，所以该套系统对出水水质的提高和稳定有很好的作用。

Claims (3)

1.一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，其特征在于：包括砂滤池(3)、臭氧接触柱(5)、曝气生物滤池(10)、臭氧发生装置(12)和臭氧尾气处理装置（13）；其中：砂滤池(3)的底部有入水口和反清洗时使用的出水口，底部设有出水口和反清洗时使用的入水口；臭氧接触柱(5)的顶部有进水口和与臭氧臭氧尾气处理装置相连的出气口，底部有出水口、进气口和臭氧布气装置；曝气生物滤池(10)顶部设有出水口，底部有进行污水处理的入水口、反清洗的入水口、与空压机(17)相连的进气口和布气与反冲洗管路，空压机(17)与曝气生物滤池(10)之间连接有气体流量计(18)和闸阀(19)；污水出口与提升泵(1)相连，提升泵(1)的出水口与砂滤池(3)顶部的入水口相连，砂滤池底部的出水口与臭氧接触柱(5)顶部的进水口相连，臭氧接触柱(5)底部的出水口与中间水箱(7)的进水口相连，中间水箱(7)的出水口与曝气生物滤池(10)底部的进水口相连，中间水箱(7)与曝气生物滤池(10)之间连接有提升泵(8)；反清洗时使用的水泵(14)的出水口分别与砂滤池(3)和曝气生物滤池(10)底部的入水口相连；空压机(11)与臭氧发生装置(12)相连，臭氧发生装置(12)的出气口与臭氧接触柱(5)底部的进气口相连。

2.根据权利要求1所述的一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，其特征在于：砂滤柱中装填直径1mm-2mm的石英砂填料，石英砂滤层高度1.25m，滤柱高3.1m；臭氧接触柱，柱高3m，底部安装金属钛的微孔曝气头；曝气生物滤柱中装填直径2mm-4mm的轻质陶粒，滤层高度2.1m，滤柱高3.1m，所有反应器直径均为220mm。

3.根据权利要求1所述的一种砂滤池/臭氧/曝气生物滤池生化处理装置，其特征在于：装置中水箱均采用不锈钢制作，直径44cm，高1.2m。 

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